云原生数据库会是用户们的真命天子么?

大数据在线 2022-08-19

原标题:云原生数据库会是用户们的真命天子么?

过去五十年里,数据库产品形态经历漫长的变迁与更迭。从大型机集成、封闭的数据库服务,到小型机时代经典的IOE数据库架构,再到互联网带来的MySQL开源数据库浪潮,直至云计算兴起开启了云数据库的时代。

究其原因,数据库的发展始终与用户需求变迁紧密相关。如今,云原生数据库又脱颖而出,不仅成为AWS、华为云等一众厂商们力推的数据库发展方向,更有望书写数据库市场的新格局。

从云数据库到云原生数据库,其中产生了哪些关键变化?为何数据库厂商们纷纷瞄准云原生数据库?云原生数据库会是用户们的真命天子么?

面对种种疑问,华为云数据库服务产品CTO庄乾锋直言:“从用户商业应用需求的变化角度看,云原生数据库会成为用户必然的选择。”

云原生数据库为何备受关注

要了解云原生数据库为何备受关注,首先需要知道云原生近年来巨大的影响力。

云原生,被认为是以容器、微服务和DevOps等技术为基础而建立的一套云技术产品体系,可以充分发挥云计算弹性、分布式等优势,实现快速部署、按需伸缩和灵活交付。可以说,云原生被认为是云计算最重要的发展方向,也是企业数字化转型和上云的必经之路。

如今,云原生技术已从单一容器技术发展到庞大的全栈化云原生技术体系。以CNCF社区(云原生计算基金会)为例,经过六年发展,其已经囊括了数据库、中间件等20多类的技术群。

那么,从云数据库到云原生数据库,数据库到底有哪些不同?对此,庄乾锋表示道,“云原生数据库不再是简单的资源供给,而是在架构和技术上能感知应用特征。云原生数据库的一切设计围绕用户应用需求出发,目标是让应用能更智能、更高效地使用数据库。”

事实上,云数据库更像是传统数据库按照云模式来提供的数据库服务,存在诸如存储空间浪费、系统性能有限、业务应用受限等缺点,并且这些缺点往往会在当前新的业务场景中得到放大。以保险行业为例,随着互联网保险的兴起,保险公司的业务迅速从线下转向线上,业务场景走向规模化、碎片化和实时化,保险公司业务随时需要经受考验,“水滴筹的一个热点事件,可能就会瞬间给保险公司巨大的业务量。因此,从商业上考虑,用户也在逼着自己走向云原生数据库。”

随着企业上云成为大势所趋,各大云服务商们最早意识到云原生数据库的重要性,并且近年来纷纷推出相应的云原生数据库服务。其中,中国各大云服务商在市场中颇为抢眼,其中华为云又尤为表现突出。早在2019年,华为云就推出了云原生数据库GaussDB for MySQL,并且进行多项技术变革,使之成为市场的优秀代表。

从2020年开始,华为云结合自身的经验总结与行业实践,又提出了云原生2.0理念,从理念层面、技术层面来推动包括云原生数据库在内的云原生服务在传统行业落地。据悉,针对用户在电商秒杀大促、爆款游戏、政务核心业务、实时供应链扥新业务场景带来的各种诉求,华为云云原生数据库GaussDB再次进行架构升级,以满足各行各业数字化转型的新需求。

架构升级带来什么

如今,业务应用的变化一日千里。

以大促为例,几年前还是互联网巨头的专属,如今则成为零售、垂直媒体、银行等客户的核心业务,这些业务不可预测性强、极端流量峰值高,相比于互联网巨头丰富的资源与人才配置,很多传统企业并无太多经验,面对时效性、可用性、混合负载、成本等一系列新挑战而“捉襟见肘”。

在庄乾锋看来,很多新的业务跟大促类似,真正从需求的角度推动数据库的转变,具体而言就是以资源为中心到应用为中心、从地域为中心到流量为中心,以及从负载为中心到数据为中心,“云原生数据库一能够带来极致弹性,让用户按需使用,二则安全可靠和易可扩展,保障业务规模化的安全运行;三则是降低企业门槛,应用在架构设计、业务处理与切换等方面透明,满足企业多元化需求。”

不仅如此,华为云GaussDB在几大关键技术进行了迭代升级,包括NDPQ、ALT、HTAP和多模架构等在业界中具备核心竞争力的技术,全面满足用户各种应用场景的需求。

首先是NDPQ(Near-Data Processing)近数据并行查询。云原生数据库的存算分离架构随着业务规模的提升,计算与存储节点通过网络通信,往往会存在网络带宽和延迟的制约。为此,华为云GaussDB NDPQ采用近数据计算下推的设计,避免在分布式系统中移动数据和大量网络流量的产生,并让数据处理在其所存储的地方进行,极大节约了网络带宽资源。

“目前NDPQ是华为云数据库所独有的特性,通过近数据计算下推+并行查询,不仅可以将数据查询性能发挥到极致,更可以极大提升数据库的资源利用率。”庄乾锋补充道。

其次是ALT(应用无损透明倒换)。在数据库日常进行的主备倒换、小版本升级和规格变更时,可能会造成实际业务中用户会话中断,对于业务连续性造成一定的影响,而ALT则以用户连接为颗粒度,当用户进行主备切换、小版本升级或者规格变更时,系统可以打包用户的会话上下文状态,在达到安全的事务边界后,确保会话上下文状态被完整重放至目标节点并与原会话一一关联保证业务持续性,不受各种操作的影响。

第三则是HTAP。众所周知,随着数据驱动型场景的井喷,数据产生方式、规模、速度与过去大不同,数据消费的人群、规模和场景丰富场景迅速增加,数据库OLTP场景和OLAP场景开始加速融合,也推动了数据库HTAP架构的崛起。与SAP HANA这种混合负载的内存数据库不同,新一代的HTAP架构数据库具备显著的特点就是分布式+云原生。以华为云GaussDB的HTAP架构为例,将OLAP和OLTP能力深度融合、统一入口和自动分流,达到数据准实时一致,支持各种混合负载的应用场景。

庄乾锋表示:“当前HTAP存在着各种技术路线,华为云则根据当前用户实际需求,打造了HTAP架构,实现统一入口和应用透明,架构在业界云厂商中具有领先性。”

最后则是多模态。当前在很多业务场景中,用户除了使用关系型数据库能力之外,还会用到诸如图数据库、时序数据库等能力,如果数据需要转换、导出,不仅容易产生安全问题,多套数据库的维护和开发还将提升成本。因此,多模数据库架构统一数据访问和维护接口,可以大幅简化运维和开发人员的工作,还能确保安全性。

以华为云云原生数据库GaussDB的多模架构为例,用户既可以使用MySQL、PostgreSQL等SQL接口访问数据库,还可以使用Redis、MongoDB等NoSQL接口访问,支持KV模型、时序模型和文档存储模型等,用户可以自由地在不同的云数据库之间迁移,满足业务的多样性需求和数据的自由流动。

“华为云希望通过GaussDB架构的升级,第一、Serverless化,真正让用户实现以应用为中心,按需使用,TCO更低;第二、Regionless化,通过Global Database、全域分层式索引、全域一致性集群等技术,帮助数据自动流动,满足用户因为业务地域性发展的需求,业务流量在哪里,GaussDB就能部署在哪里,迅速响应客户的业务需求;第三、Modeless化,简化业务的复杂度,通过一个入口,实现应用的透明,以及数据自由流动。”庄乾锋总结道。

全栈技术创新,华为云数据库后劲十足

放眼全球,在开源和云的驱动下,云原生数据库正在迅速颠覆传统的数据库市场。在中国市场,数据库云化的趋势正在加速。IDC最新数据显示,2021全年中国关系型数据库市场规模达到27.7亿美元,同比增长36%;其中,公有云关系型数据库规模达15.4亿美元,同比增长49%,公有云模式占比提升至55.6%。

面向未来,云原生数据库将成为市场竞争的持续焦点。Gartner 预测,到2025 年,基于云原生平台的数字化业务比例将达到95%,将带来云原生数据库市场的快速增长。面对潜力如此巨大的市场,除了华为云等云服务商之外,亦有传统老牌数据库巨头、各种初创数据库公司加入竞争之中。

那么,华为云如何看待未来的市场机会,自身的竞争优势在哪里?

对此,庄乾锋认为,云原生数据库将成为云上数据库使用的标准模式,华为云在从用户需求、全栈技术创新和开放生态三个角度发力,持续构筑自身的核心竞争力,引领云原生数据库市场的发展。

华为云首先会持续聚焦数据库的主流生态,以用户业务需求为导向进行产品/服务的创新。“无论环境或者业务如何发展,全球用户一定会走向云原生的时代。华为云核心思路就是打造符合市场发展规律和需求的具有竞争力的云原生数据库。”

另外,华为云会聚焦数据库全栈技术的创新。事实上,数据库作为三大根技术之一,与其他技术紧密联系。比如ARM服务器的兴起、处理器走向多核化、SCM新介质的兴起、AI技术的融入等,进一步要求厂商能够具备全栈技术的创新能力,打造出更加优秀的云原生数据库产品。

不同于其他厂商,华为云正是业界少有的具备全栈技术能力的厂商。例如,基于内存池的HTAP是一个重要的创新方向,它需要将内存池技术和HTAP进行结合,充分发挥软硬件协同的能力,彻底解决内存池化的各种数据挑战,而华为云云原生数据库GaussDB已经在该领域走在业界的前列;又如,利用AI技术来实现数据库的自动驾驶也是业界重要的方向,华为云GaussDB融入AI技术,数据库管理智能高效,具备自动检测、自诊断、自调优和自运维等功能。

第三则是开源开放,华为云携手合作伙伴实现共赢。华为云将GaussDB单机主备核心能力开源,打造openGauss开放生态,积极同时对主流开源数据库提供广泛的支持,与合作伙伴一起为客户提供创新数据库解决方案,满足用户不同场景的数据库应用需求。

信通院调研数据显示,80%以上的企业认为云原生数据库是未来的发展方向。可以说,云原生数据库已经成为燎原之势,受到多个行业用户的关注和使用。面向未来,随着各行各业用户数字化转型的深入,新场景、新应用所迸发出来的新需求,将会推动云原生数据库市场持续壮大,也会驱动云原生数据库成为数据库市场的创新高地,而像华为云这种具备全栈创新能力、聚焦主流生态和用户需求导向的厂商,有望迎来更大的舞台。

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